數(shù)字電源的好處出現(xiàn)

　　電源中的數(shù)字控制是一個廣泛的領(lǐng)域，從基本的數(shù)字信號(例如開/關(guān))到傳統(tǒng)的模擬控制器，再到更復(fù)雜的操作，包括數(shù)字信號處理器(DSP)。雖然后者代表了額外的成本，但芯片價格的快速下降和制造商日益復(fù)雜的需求意味著采用率正在飆升。

　　全數(shù)字電源有明顯的好處，主要是因為它們極大地提高了靈活性。根據(jù)不同的應(yīng)用，甚至環(huán)境因素和系統(tǒng)性能變量來調(diào)整電源性能特征的可能性，開辟了廣闊的實際利益領(lǐng)域，尤其是節(jié)省成本。

　　因為帶有DSP的最新微控制器可以在每個開關(guān)周期對輸出電壓進行采樣，監(jiān)控故障和狀態(tài)條件、響應(yīng)警告和事件記錄都是以前需要更改硬件的實用選項。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)設(shè)備需求和部署不斷增加的世界中，通常在物理訪問極具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中，這種靈活性非常強大。此外，由于許多原因，許多此類設(shè)備位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，因此在此級別進行實時監(jiān)控的價值是有益的，尤其是預(yù)測性維護和提高效率。

　　IIoT價值：一切盡在數(shù)據(jù)中

　　智能工廠或工業(yè)4.0制造應(yīng)用特別適用于數(shù)字控制電源。詳細的日志記錄可以與AI工具或儀表板中的其他數(shù)據(jù)集成，以確保實時管理性能參數(shù)。一個隱藏的好處是可以從這些日志中提取歷史性能數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)湖”，從而極大地增強預(yù)測性和預(yù)防性維護建模。

　　可編程、堅固的電源需求

　　這種數(shù)字可編程能力在堅固耐用的組件及其預(yù)期的操作環(huán)境中變得尤為重要，從而延長了產(chǎn)品壽命并提高了能耗。通過將電源性能與系統(tǒng)功率預(yù)算進行映射和匹配來優(yōu)化能耗在更極端的條件下具有特殊價值，在這些條件下，熱變化可能會影響標準性能。因此，不僅IIoT企業(yè)對數(shù)字電源產(chǎn)生了積極的興趣。根據(jù)最近的分析報告，全球軍事需求正在迅速增加，特別是由于數(shù)字電源管理提供的改進。

　　軍事和電信興趣加速

　　透明市場研究(Transparency Market Research)的一份報告預(yù)測，到2026年，全球下一代軍用電源市場的價值預(yù)計將達到201.117億美元，在該預(yù)測期內(nèi)(2018年至2026年)的復(fù)合年增長率為5.2%。根據(jù)TMR分析，可編程電源細分市場占有最大的市場份額，預(yù)計到2026年將以5.5%的復(fù)合年增長率增長。來自電網(wǎng)電能質(zhì)量不穩(wěn)定的電子設(shè)備——無論這種不穩(wěn)定是由日常環(huán)境因素還是惡意行為者造成的。

　　數(shù)字可編程和堅固耐用的電源的另一個主要增長市場當然是電信行業(yè)，該行業(yè)需要可安裝在電信塔中的堅固耐用的電源。這些塔面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)，從海岸附近的高鹽海洋環(huán)境到塵土飛揚的城市地區(qū)，以及介于兩者之間的一切。將維護成本保持在最低水平對于控制利潤率至關(guān)重要，尤其是在考慮5G網(wǎng)絡(luò)升級的新成本時。

　　實施優(yōu)勢和技巧

　　雖然數(shù)字電源管理解決方案可以從眾多應(yīng)用和環(huán)境中受益，但縮小特定應(yīng)用的范圍至關(guān)重要。盡管數(shù)字電源管理的主要優(yōu)勢(例如降低成本和組件數(shù)量、改進開發(fā)時間范圍以及增加DC-DC轉(zhuǎn)換器選項)吸引了大量關(guān)注，但這里也存在設(shè)計挑戰(zhàn)。

　　關(guān)鍵考慮因素包括通用電源設(shè)計要求，例如減少不良紋波和管理直流電阻(DCR)，以及特定的數(shù)字電源管理挑戰(zhàn)，最關(guān)鍵的是控制算法和固件設(shè)計。事實上，這些是造成許多延遲數(shù)字電源管理實施的原因?？刂扑惴ㄓ绕渲匾?。雖然它可以在“軌道上”進行優(yōu)化和更新，但在設(shè)計過程的早期階段就需要足夠的專業(yè)知識，這一點至關(guān)重要。

　　其中一個核心設(shè)計挑戰(zhàn)是穩(wěn)定性，傳統(tǒng)上這迫使模擬系統(tǒng)采用一系列昂貴的補償技術(shù)。數(shù)字電源管理系統(tǒng)可以解決這個難題，提供具有高帶寬和改進的瞬態(tài)響應(yīng)的無補償電源轉(zhuǎn)換器。這是通過創(chuàng)建一個完全合成的電流控制回路來實現(xiàn)的，該回路提供逐周期相電流平衡。這對于廣泛用于渲染和人工智能(AI)操作的大型CPU、FPGA或ASIC陣列的復(fù)雜多相電源尤為重要。

　　數(shù)字電源管理的一個主要優(yōu)點是可以通過軟件控制和監(jiān)控每個設(shè)置，從而使設(shè)計和調(diào)整回路變得更簡單。不過，隱藏的好處是在調(diào)試時間，因為電源的狀態(tài)和條件是立即清晰的。隨后在軟件和近實時中調(diào)整濾波器和補償噪聲條件的能力增加了解決出現(xiàn)的任何特定挑戰(zhàn)并加快進程的靈活性。

　　最后，由于電源應(yīng)以最佳水平運行，因此散熱性能應(yīng)非常出色，在許多情況下，可以優(yōu)化甚至省略氣流和散熱器等冷卻裝置。這有助于實現(xiàn)纖薄的設(shè)計，可以更輕松地裝入有限的空間和機柜。

　　未來：模擬和數(shù)字相結(jié)合

　　不難看出為什么電源的數(shù)字控制正在全面發(fā)展。從提高靈活性和降低運營成本到在崎嶇且難以進入的位置延長使用壽命，以及與更廣泛的IIoT策略(如預(yù)測性維護和建模)集成，其好處非常多。雖然模擬控制在簡單和低功耗的應(yīng)用中仍然可以發(fā)揮作用，但正在興起的革命確實將被數(shù)字化。